汽輪機(jī)組熱工保護(hù)1

1、汽輪機(jī)組熱工保護(hù)汽輪機(jī)組熱工保護(hù) 對汽輪機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測保護(hù)的意義？l容量增大，參數(shù)提高，系統(tǒng)越來越復(fù)雜。容量增大，參數(shù)提高，系統(tǒng)越來越復(fù)雜。l為了提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)的級間間隙、軸封為了提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)的級間間隙、軸封間隙都選擇得比較小。間隙都選擇得比較小。l為了保證機(jī)組安全啟停和正常運(yùn)行，需對汽輪機(jī)組的為了保證機(jī)組安全啟停和正常運(yùn)行，需對汽輪機(jī)組的軸向位移、偏心度、差脹、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、油動(dòng)機(jī)和同步軸向位移、偏心度、差脹、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、油動(dòng)機(jī)和同步器行程等機(jī)械參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并對軸承溫度、油箱油位器行程等機(jī)械參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并對軸承溫度、油箱油位、潤滑油壓、高壓缸上下壁溫差、汽缸進(jìn)水、凝

2、汽器真、潤滑油壓、高壓缸上下壁溫差、汽缸進(jìn)水、凝汽器真空等熱工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)?？盏葻峁?shù)進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)。l 當(dāng)被監(jiān)控的主要參數(shù)超過規(guī)定值當(dāng)被監(jiān)控的主要參數(shù)超過規(guī)定值( (報(bào)警值報(bào)警值) )時(shí)發(fā)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號；在超過極限值出報(bào)警信號；在超過極限值( (危險(xiǎn)值危險(xiǎn)值) )時(shí)保護(hù)裝時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，關(guān)閉主汽門，實(shí)行緊急停機(jī)，避免避置動(dòng)作，關(guān)閉主汽門，實(shí)行緊急停機(jī)，避免避免發(fā)生重大惡性事故。免發(fā)生重大惡性事故。對汽輪機(jī)組的監(jiān)測由TSI完成3.13.1傳感器傳感器傳感器可分為傳感器可分為電量參數(shù)變化型與發(fā)電型電量參數(shù)變化型與發(fā)電型兩類。兩類。電量參數(shù)變化型傳感器是將機(jī)械參量轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)，電量參數(shù)變

3、化型傳感器是將機(jī)械參量轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)，如電阻、電容、電感等。如電阻、電容、電感等。由于它本身不能產(chǎn)生電信號，因此，必須接入具有輔由于它本身不能產(chǎn)生電信號，因此，必須接入具有輔助電源的基本測量電路中。常用的有電渦流式、電容助電源的基本測量電路中。常用的有電渦流式、電容式、電阻式傳感器等。式、電阻式傳感器等。發(fā)電型傳感器是將被測機(jī)械參量直接變換成電信號，發(fā)電型傳感器是將被測機(jī)械參量直接變換成電信號，它本身能產(chǎn)生電信號，無需輔助電源，常用的有磁電它本身能產(chǎn)生電信號，無需輔助電源，常用的有磁電式、壓電式傳感器等。式、壓電式傳感器等。電渦流傳感器的特點(diǎn)：電渦流傳感器的特點(diǎn)： 非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度

4、高、測量線性范圍非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量線性范圍大、不受油污介質(zhì)影響，抗干擾能力強(qiáng)。大、不受油污介質(zhì)影響，抗干擾能力強(qiáng)。 常用來監(jiān)測常用來監(jiān)測軸向位移、振動(dòng)、主軸偏心度、壓力、軸向位移、振動(dòng)、主軸偏心度、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、電導(dǎo)率、厚度和間隙、金屬材料表面缺陷溫度、轉(zhuǎn)速、電導(dǎo)率、厚度和間隙、金屬材料表面缺陷和裂紋和裂紋等等電感、渦流及其變換原理電感、渦流及其變換原理 1.1.電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)運(yùn)動(dòng)著的電荷產(chǎn)生磁場運(yùn)動(dòng)著的電荷產(chǎn)生磁場，那么導(dǎo)線中通過電流亦將在其周圍空間那么導(dǎo)線中通過電流亦將在其周圍空間產(chǎn)生磁場產(chǎn)生磁場，反之反之，閉合導(dǎo)線切割磁力線時(shí)也能產(chǎn)生電流。閉合導(dǎo)線切割磁力線時(shí)也能

5、產(chǎn)生電流。另外另外，當(dāng)通過一個(gè)閉合導(dǎo)電回路所包圍的面積有磁通變化時(shí)當(dāng)通過一個(gè)閉合導(dǎo)電回路所包圍的面積有磁通變化時(shí)，回回路中亦會(huì)產(chǎn)生電流路中亦會(huì)產(chǎn)生電流，這種由于磁通變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)場稱為電這種由于磁通變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)場稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁感應(yīng)現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢為感應(yīng)電動(dòng)勢所產(chǎn)生的電動(dòng)勢為感應(yīng)電動(dòng)勢，所產(chǎn)生的電流為感所產(chǎn)生的電流為感應(yīng)電流。應(yīng)電流。楞次指出了感生電流的方向楞次指出了感生電流的方向它所產(chǎn)生的磁通總是企圖阻礙原來它所產(chǎn)生的磁通總是企圖阻礙原來磁通的變化。法拉第則指出了閉合回路中的磁通量磁通的變化。法拉第則指出了閉合回路中的磁通量（ ）發(fā)生變發(fā)生變化時(shí)化時(shí)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢回

6、路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢（ ）的大小正比于磁通的變的大小正比于磁通的變化率化率，即可用電磁感應(yīng)定律描述為即可用電磁感應(yīng)定律描述為式中式中： 為線圈的為線圈的匝匝數(shù)。數(shù)。 Ve，dtdNeN2.自感系數(shù)自感系數(shù)線圈中通以電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁通線圈中通以電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁通，若電流隨時(shí)間變化若電流隨時(shí)間變化，則所產(chǎn)生的磁通也隨時(shí)間變化則所產(chǎn)生的磁通也隨時(shí)間變化，交變著的磁通將在線圈自交變著的磁通將在線圈自身回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢身回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其大小為其大小為這一現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象這一現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢為自感電動(dòng)勢所產(chǎn)生的電動(dòng)勢為自感電動(dòng)勢。 稱為自感系數(shù)稱為自感系數(shù)，簡稱自感簡稱自感，其

7、大小與線圈其大小與線圈匝匝數(shù)、幾何數(shù)、幾何形狀以及線圈中鐵芯的磁導(dǎo)率有關(guān)。形狀以及線圈中鐵芯的磁導(dǎo)率有關(guān)。LdtdILe3.互感系數(shù)互感系數(shù)兩個(gè)線圈兩個(gè)線圈1和和2放得很近時(shí)放得很近時(shí)，電流電流 流過線圈流過線圈1產(chǎn)生磁通產(chǎn)生磁通 ，它穿過線圈它穿過線圈2的的那部分磁通在線圈那部分磁通在線圈2中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢互感電動(dòng)勢互感電動(dòng)勢：式中，式中， 為互感系數(shù)為互感系數(shù)，簡稱互感簡稱互感， 。同理可知同理可知，線圈線圈2中的電流中的電流 也在線圈也在線圈l中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢：M1idtdiMe1212idtdiMe212H 兩個(gè)線圈的互感系數(shù)與線圈的兩個(gè)線圈的互感系

8、數(shù)與線圈的匝匝數(shù)的乘積成正比數(shù)的乘積成正比，與兩個(gè)線圈與兩個(gè)線圈的形狀、大小、相互位置及周圍媒質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)的形狀、大小、相互位置及周圍媒質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，常用常用耦合耦合系數(shù)系數(shù) 來描繪兩個(gè)線圈來描繪兩個(gè)線圈耦合耦合的程度的程度： 與兩個(gè)線圈的相互位置和方向有關(guān)與兩個(gè)線圈的相互位置和方向有關(guān)（ ）。當(dāng)兩個(gè)線。當(dāng)兩個(gè)線圈的軸線一致時(shí)圈的軸線一致時(shí)，靠得越近靠得越近，耦，耦合得越緊合得越緊， 值越大值越大，耦合，耦合系數(shù)系數(shù) 也隨著增大。也隨著增大。 MK21/LLMK KK10K4.渦流及其變換渦流及其變換原原理理如果在如果在上上圖圖中中，用一塊金屬板代替線圈用一塊金屬板代替線圈2，則在金屬板內(nèi)

9、會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)則在金屬板內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流電流 ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這種電流呈旋渦形狀這種電流呈旋渦形狀，故稱之為渦流故稱之為渦流 ，渦流的大小與金屬體的電阻率渦流的大小與金屬體的電阻率 、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率 、厚度、厚度 以及線圈與金屬塊以及線圈與金屬塊的距離的距離 、線圈的激磁電流角頻率、線圈的激磁電流角頻率 、電源、電源 等參數(shù)有關(guān)等參數(shù)有關(guān)：事實(shí)上事實(shí)上，金屬導(dǎo)體內(nèi)的渦流難以直接測量金屬導(dǎo)體內(nèi)的渦流難以直接測量，但渦流所產(chǎn)生的磁場對但渦流所產(chǎn)生的磁場對原激勵(lì)磁場產(chǎn)生影響原激勵(lì)磁場產(chǎn)生影響，使原邊線圈的品質(zhì)因素使原邊線圈的品質(zhì)因素 及等效阻抗及等效阻抗 和等效和等效電感電感 發(fā)生變

10、化發(fā)生變化，因此借助于對因此借助于對 、 、 的測量的測量，可得到相關(guān)的一些可得到相關(guān)的一些參數(shù)。參數(shù)。2iDe),( 2DeFi QLZ2iQLZ),(DeFZ ),(DefZ dZdDDZdZdZdZdeeZdZ0ddddde對于穩(wěn)頻穩(wěn)幅的交變電源和均質(zhì)的金屬導(dǎo)體對于穩(wěn)頻穩(wěn)幅的交變電源和均質(zhì)的金屬導(dǎo)體 ：dDdDdZdz 它表明阻抗它表明阻抗 近似為距離近似為距離 的單值函數(shù)的單值函數(shù)，配以適當(dāng)配以適當(dāng)?shù)碾娐返碾娐?，可將可?的變化成比例地轉(zhuǎn)換為電壓變化的變化成比例地轉(zhuǎn)換為電壓變化，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“位移位移- -電壓電壓”轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 DZZMr2r1i1i2L1L2U01222221111Mi

11、jiLjriUMijiLjri若采用高頻振蕩若采用高頻振蕩電電源源，則則 )()(2212221LMLjrLMrZ)()(22222221222222211LLrMLjLrrMriUZ22rL )1 ()/(2122211KLjrKLLrZ222122222112)1 ()/(KLrKLLrz22222122221212222212212211)1 ()()1 (2)(2KLLrKLLrLKLLKkrLrKLrLKZ在在 的近似下的近似下， 對對 的偏微分可近似為的偏微分可近似為rL ZK12KLKZ由此可得到下述結(jié)論由此可得到下述結(jié)論：（1）阻抗阻抗 受受耦合耦合系數(shù)系數(shù) 影響較大影響較大，

12、但但耦合耦合系數(shù)系數(shù) 主主要與其探頭要與其探頭與與金屬導(dǎo)體的距離金屬導(dǎo)體的距離 有關(guān)。有關(guān)。（2）探頭內(nèi)阻探頭內(nèi)阻 、金屬導(dǎo)體的內(nèi)阻、金屬導(dǎo)體的內(nèi)阻 和自感系數(shù)和自感系數(shù) 對對阻抗阻抗 的影響較小。的影響較小。（3）增加探頭的電感增加探頭的電感 與提高振蕩頻率有利于測量阻與提高振蕩頻率有利于測量阻抗抗 。從回路的品質(zhì)因素從回路的品質(zhì)因素 角度出發(fā)角度出發(fā)，也可探討出影響電渦流也可探討出影響電渦流傳感器的因素?；芈返钠焚|(zhì)因素傳感器的因素?；芈返钠焚|(zhì)因素 定義為無功功率與有定義為無功功率與有功功率之比功功率之比，有有ZKD1r2r2L1LQKQ1222121)1 (rLKrLKLQZ12KLKZ1

13、222121)1 (rLKrLKLQ由此由此可見可見：（1 1）耦合）耦合系數(shù)系數(shù)K K增大增大（即探頭線圈與金屬導(dǎo)體的即探頭線圈與金屬導(dǎo)體的距離小距離小），），品質(zhì)因素會(huì)下降。品質(zhì)因素會(huì)下降。（2 2）r r1 1和和r r2 2大大，則對提高回路品質(zhì)因素不利。則對提高回路品質(zhì)因素不利。（3 3）探頭線圈探頭線圈L L1 1和金屬導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體L L2 2大大，品質(zhì)因素大品質(zhì)因素大，所以應(yīng)增大探頭線圈的電感所以應(yīng)增大探頭線圈的電感L L1 1，以獲得較大的線以獲得較大的線性范圍性范圍。（4 4）增加角頻率增加角頻率，能提高品質(zhì)因素。有利于能提高品質(zhì)因素。有利于改善回路性能改善回路性能，所以宜

14、采用高頻測量。所以宜采用高頻測量。 兩種分析方法在理論上可獲得兩種分析方法在理論上可獲得一致的結(jié)果。當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近傳感一致的結(jié)果。當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近傳感器時(shí)器時(shí)，K增加增加，Q下降下降，其諧振曲線其諧振曲線的峰值下降的峰值下降，如圖所示。在引如圖所示。在引入入金金屬導(dǎo)體后屬導(dǎo)體后，傳感器的等效電感傳感器的等效電感為：為：2222221)()(LrLMLL由式可得諧振曲線的峰值下降由式可得諧振曲線的峰值下降，式中式中，第一項(xiàng)第一項(xiàng)L L1 1與靜磁效與靜磁效應(yīng)有關(guān)應(yīng)有關(guān)，第二項(xiàng)與渦流回路的反射電感有關(guān)。因此第二項(xiàng)與渦流回路的反射電感有關(guān)。因此，對于對于一個(gè)未置入被測導(dǎo)體的傳感器一個(gè)未置入被測導(dǎo)體的傳

15、感器，調(diào)諧到某一諧振頻率后調(diào)諧到某一諧振頻率后，再引再引入入被測導(dǎo)體時(shí)被測導(dǎo)體時(shí)，回路將失諧回路將失諧，且當(dāng)靠近傳感器的被測且當(dāng)靠近傳感器的被測導(dǎo)體為非鐵磁性材料和硬磁性材料時(shí)導(dǎo)體為非鐵磁性材料和硬磁性材料時(shí)，傳感器線圈的等效傳感器線圈的等效電感量減少電感量減少，諧振峰將右移。若為軟磁材料諧振峰將右移。若為軟磁材料，傳感器線圈傳感器線圈的 等 效 電 感 量 增 大的 等 效 電 感 量 增 大 ， 諧 振 峰 將 左 移諧 振 峰 將 左 移 ， 其 特 性 方 程其 特 性 方 程為為 ，此乃此乃 “電感法電感法” 測量的依據(jù)。測量的依據(jù)。)(2DfL 二、電渦流測量方法二、電渦流測量方法

16、目前常用的檢測轉(zhuǎn)換方式有調(diào)幅式、調(diào)頻調(diào)幅式及調(diào)頻式目前常用的檢測轉(zhuǎn)換方式有調(diào)幅式、調(diào)頻調(diào)幅式及調(diào)頻式 （一）（一）調(diào)幅調(diào)幅法法 以穩(wěn)幅穩(wěn)頻正弦波高頻振蕩器的輸出作為電源以穩(wěn)幅穩(wěn)頻正弦波高頻振蕩器的輸出作為電源，接在接在與固定電阻與固定電阻R R相串聯(lián)的并聯(lián)相串聯(lián)的并聯(lián)LCLC諧振電路上并使電路處于諧諧振電路上并使電路處于諧振狀態(tài)。傳感器電感線圈振狀態(tài)。傳感器電感線圈L L感應(yīng)的高頻電磁場作用于金屬感應(yīng)的高頻電磁場作用于金屬板表面板表面，由于金屬板表面的渦流反射作用由于金屬板表面的渦流反射作用，使使L L的值降低的值降低，并使回路失諧并使回路失諧，從而使電阻從而使電阻R R上的壓降減少。上的壓降

17、減少。L L的數(shù)值隨距的數(shù)值隨距離離D D的變化而變化的變化而變化，由此將距離由此將距離D D轉(zhuǎn)換成電壓的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，此法此法稱之為調(diào)幅法稱之為調(diào)幅法。 U0U0還并不是最后所還并不是最后所要的電壓，因?yàn)樗且碾妷?，因?yàn)樗禽d波頻率為載波頻率為f0f0的調(diào)幅的調(diào)幅信號。為了得到最后信號。為了得到最后正比于間隙的直流電正比于間隙的直流電壓輸出，還需對輸出壓輸出，還需對輸出電壓電壓U0U0進(jìn)行檢波，這進(jìn)行檢波，這才是得到最后間隙隨才是得到最后間隙隨時(shí)間變化的電壓波形。時(shí)間變化的電壓波形。為了實(shí)現(xiàn)電渦流位為了實(shí)現(xiàn)電渦流位移測量，必須有一個(gè)移測量，必須有一個(gè)專用的測量線路。這專用的測量線路

18、。這一測量線路應(yīng)包括頻一測量線路應(yīng)包括頻率為率為f0f0的穩(wěn)定的振蕩的穩(wěn)定的振蕩器器( (一般用石英振蕩一般用石英振蕩器器) )、檢波環(huán)節(jié)、濾、檢波環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)和放大環(huán)節(jié)等。波環(huán)節(jié)和放大環(huán)節(jié)等。 小 間 隙RF 信信 號號0RF 信信 號號0 大大 間間 隙隙( (二二) )前置器前置器( (信號轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換器) )1.1.測量原理測量原理當(dāng)電渦流式傳感器線圈通以較高頻率當(dāng)電渦流式傳感器線圈通以較高頻率12MHz的交變電壓時(shí)，無論的交變電壓時(shí)，無論是用于測量位移或振動(dòng)，其載波頻率保持不變，而幅值相應(yīng)發(fā)生變化。是用于測量位移或振動(dòng)，其載波頻率保持不變，而幅值相應(yīng)發(fā)生變化。測量位移時(shí)，諧振回路

19、輸出的是高頻等幅電壓；測量振動(dòng)時(shí)，輸出的測量位移時(shí)，諧振回路輸出的是高頻等幅電壓；測量振動(dòng)時(shí)，輸出的是載波調(diào)幅電壓。如果直接將這種混頻信號送到測量儀表，即使采用是載波調(diào)幅電壓。如果直接將這種混頻信號送到測量儀表，即使采用高頻電纜，也會(huì)使傳感器靈敏度顯著降低，而且易受干擾。為防止這高頻電纜，也會(huì)使傳感器靈敏度顯著降低，而且易受干擾。為防止這些不利影響，必須在電渦流式傳感器附近設(shè)置檢波器些不利影響，必須在電渦流式傳感器附近設(shè)置檢波器( (振幅解調(diào)器振幅解調(diào)器) )、濾波器、放大器、線性化網(wǎng)絡(luò)和輸出放大器，這一電子線路稱為電渦濾波器、放大器、線性化網(wǎng)絡(luò)和輸出放大器，這一電子線路稱為電渦流式傳感器的信

20、號轉(zhuǎn)換器流式傳感器的信號轉(zhuǎn)換器( (前置器前置器).). 渦 流 傳 感 器 的 原 理100milRF 信信 號號 延延 伸伸 電電 纜纜 和和 探探 頭頭 前前 置置 器器DEMODULATOROSCILLATOR 電渦流式傳感器與被測件之間的電渦流式傳感器與被測件之間的d d發(fā)生變化時(shí)，使傳感器測發(fā)生變化時(shí)，使傳感器測量線圈的電感量亦隨之改變，即傳感器與被測件之間相對位置量線圈的電感量亦隨之改變，即傳感器與被測件之間相對位置的變化，導(dǎo)致振蕩器的振幅也做相應(yīng)的變化。這樣，便可使位的變化，導(dǎo)致振蕩器的振幅也做相應(yīng)的變化。這樣，便可使位移的變化移的變化( (如旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、軸向位移等如旋轉(zhuǎn)軸的

21、振動(dòng)、軸向位移等) )轉(zhuǎn)換成相應(yīng)振蕩幅度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)振蕩幅度的調(diào)制信號。的調(diào)制信號。 由振蕩器輸出的振蕩幅度調(diào)制信號，送入振幅解調(diào)器由振蕩器輸出的振蕩幅度調(diào)制信號，送入振幅解調(diào)器( (檢波檢波器器) )解調(diào)成直流電壓信號，高頻的殘留波由低通濾波器濾去，然解調(diào)成直流電壓信號，高頻的殘留波由低通濾波器濾去，然后送入放大器進(jìn)行放大。由于傳感器與被測件之間的間隙變化后送入放大器進(jìn)行放大。由于傳感器與被測件之間的間隙變化與經(jīng)轉(zhuǎn)換成直流電壓的信號存在非線性關(guān)系，所以經(jīng)低通濾波與經(jīng)轉(zhuǎn)換成直流電壓的信號存在非線性關(guān)系，所以經(jīng)低通濾波器后的直流電壓信號，送入線性化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行線性化處理，然后器后的直流電壓信號，送入線

22、性化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行線性化處理，然后再經(jīng)輸出放大器放大，得到所需的測量電壓信號。再經(jīng)輸出放大器放大，得到所需的測量電壓信號。 前置器的輸入來自傳感器的線圈，其額定工作電壓約前置器的輸入來自傳感器的線圈，其額定工作電壓約3.5V(3.5V(有效值有效值) )，其額定工作頻率約，其額定工作頻率約1.5MHz1.5MHz。前置器的輸出是在。前置器的輸出是在直流電壓上疊加相當(dāng)于軸振動(dòng)或位移的交流電壓或直流電壓，直流電壓上疊加相當(dāng)于軸振動(dòng)或位移的交流電壓或直流電壓，具有開路和短路保護(hù)。具有開路和短路保護(hù)。 前置器到電渦流式傳感器的高頻電纜是由制造廠精心調(diào)配前置器到電渦流式傳感器的高頻電纜是由制造廠精心調(diào)配好的，

23、不同型號或不同系列的傳感器不能互換，而且不能延長好的，不同型號或不同系列的傳感器不能互換，而且不能延長或縮短。有些電渦流式傳感器為了安裝方便，制造廠配制了延或縮短。有些電渦流式傳感器為了安裝方便，制造廠配制了延長電纜，目前最長達(dá)長電纜，目前最長達(dá)10m10m。凡是配制了延長電纜的電渦流式傳感。凡是配制了延長電纜的電渦流式傳感器，使用時(shí)必須將延長電纜接上，否則會(huì)引起測量誤差。器，使用時(shí)必須將延長電纜接上，否則會(huì)引起測量誤差。tfUUmi0sin2dkkUi21idUkU3kddkkkUd3213.3.位移和振動(dòng)測量位移和振動(dòng)測量電渦式流傳感器有種最常用的測量方式，即位移測量、振動(dòng)測量電渦式流傳感

24、器有種最常用的測量方式，即位移測量、振動(dòng)測量、轉(zhuǎn)速測量和鍵相器信號測量等。、轉(zhuǎn)速測量和鍵相器信號測量等。(l)(l)位移測量。位移測量。當(dāng)傳感器用于位移測量時(shí)，若采用恒定頻率元，則當(dāng)傳感器用于位移測量時(shí)，若采用恒定頻率元，則輸入到檢波器的信號是等幅的高頻電壓信號，如圖輸入到檢波器的信號是等幅的高頻電壓信號，如圖3-7(a)3-7(a)所示。所示。檢波器前的輸入信號可表示為檢波器前的輸入信號可表示為k1為傳感器變換系數(shù)；為傳感器變換系數(shù)；k2為放大器的放大倍數(shù)為放大器的放大倍數(shù) ；k3為檢波器系數(shù)。為檢波器系數(shù)。 渦流探頭校驗(yàn)圖CHANGE IN VOLTAGECHANGE IN GAP24OU

25、TPUT (- Vdc)PROBE GAP (mils)001020 304050607080 90 100 110 120 130 140246810121416182022(2)(2)振動(dòng)測量。振動(dòng)測量。 當(dāng)傳感器用于振幅測量時(shí)，輸入到檢波器的信號就當(dāng)傳感器用于振幅測量時(shí)，輸入到檢波器的信號就成為調(diào)幅波。圖所示為經(jīng)檢波后的輸出信號仍由兩部分成為調(diào)幅波。圖所示為經(jīng)檢波后的輸出信號仍由兩部分組成：一是與振動(dòng)頻率組成：一是與振動(dòng)頻率fxfx和振幅和振幅A A有關(guān)的交流電壓信號；有關(guān)的交流電壓信號；二是與位移二是與位移d d比例的直流電壓信號。比例的直流電壓信號。 檢波和濾波后的輸出電壓即為前置器

26、的輸出信號，檢波和濾波后的輸出電壓即為前置器的輸出信號，輸往相應(yīng)的監(jiān)測模塊，通過微處理器的運(yùn)算處理，輸出輸往相應(yīng)的監(jiān)測模塊，通過微處理器的運(yùn)算處理，輸出信號進(jìn)行顯示、報(bào)警或跳問保護(hù)等。信號進(jìn)行顯示、報(bào)警或跳問保護(hù)等。 解 調(diào) 器 的 操 作 解解 調(diào)調(diào) 器器 的的 輸輸 入入 前前 置置 器器 輸輸 出出004.4.電渦流式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)電渦流式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)(1)(1)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以測量軸的振動(dòng)、軸的位置以及可以測量軸的振動(dòng)、軸的位置以及自速轉(zhuǎn)動(dòng)自速轉(zhuǎn)動(dòng)(Slow Roll)(Slow Roll)時(shí)軸的彎曲；時(shí)軸的彎曲；2)2)可測量轉(zhuǎn)速及相位角；可測量轉(zhuǎn)速及相位角；3)3)校準(zhǔn)比較方便；

27、校準(zhǔn)比較方便；4)4)傳感器系統(tǒng)是一個(gè)整體，其中沒有相對運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)是一個(gè)整體，其中沒有相對運(yùn)動(dòng)部分，也不會(huì)產(chǎn)生磨損、疲勞；部分，也不會(huì)產(chǎn)生磨損、疲勞；5)5)可用于永久性監(jiān)測，所測軸的振動(dòng)曲線，可可用于永久性監(jiān)測，所測軸的振動(dòng)曲線，可用來對機(jī)械進(jìn)行故障診斷，并可得到很多有用測用來對機(jī)械進(jìn)行故障診斷，并可得到很多有用測量信息。量信息。(2)(2)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1)1)對被測材料的成分，以及表面缺陷比較敏感；對被測材料的成分，以及表面缺陷比較敏感；2)2)需要外接電源；需要外接電源；3)3)有時(shí)安裝比較困難。有時(shí)安裝比較困難。( (三三) )影響測量的因素影響測量的因素(l)(l)被測體面積的影

28、響。被測體面積的影響。當(dāng)被測體的面積比傳感器相對當(dāng)被測體的面積比傳感器相對應(yīng)的面積大得多時(shí)，傳感器的靈敏度不受影響。當(dāng)被測應(yīng)的面積大得多時(shí)，傳感器的靈敏度不受影響。當(dāng)被測體面積為傳感器線圈面積的一半時(shí)，其靈敏度減小很多，體面積為傳感器線圈面積的一半時(shí)，其靈敏度減小很多，面積更小時(shí)，靈敏度則顯著下降。面積更小時(shí)，靈敏度則顯著下降。 (2)(2)被測體的厚度也會(huì)影響測量結(jié)果。被測體的厚度也會(huì)影響測量結(jié)果。如果被測體太薄，如果被測體太薄，將會(huì)影響電渦流效應(yīng)，使傳感器靈敏度下降。將會(huì)影響電渦流效應(yīng)，使傳感器靈敏度下降。(3)(3)不規(guī)則的被測體表面不規(guī)則的被測體表面會(huì)給實(shí)際的測量值造成附加誤會(huì)給實(shí)際的

29、測量值造成附加誤差，因此被測表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)該存在裂痕、洞眼、差，因此被測表面應(yīng)該光潔，不應(yīng)該存在裂痕、洞眼、凸臺、凹槽等缺陷，通常對于振動(dòng)測量。凸臺、凹槽等缺陷，通常對于振動(dòng)測量。 (4)(4)被測體材料的影響。被測體材料的影響。實(shí)驗(yàn)表明：工件表面熱處理對實(shí)驗(yàn)表明：工件表面熱處理對測量結(jié)果有影響，工件表面鍍后，會(huì)使靈敏度增加，鍍測量結(jié)果有影響，工件表面鍍后，會(huì)使靈敏度增加，鍍層厚度不均勻，會(huì)引起讀數(shù)跳動(dòng)。傳感器特性與被測體層厚度不均勻，會(huì)引起讀數(shù)跳動(dòng)。傳感器特性與被測體的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率有關(guān)。當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率有關(guān)。當(dāng)被測體為導(dǎo)磁材料( (如普通鋼、如普通鋼、結(jié)構(gòu)鋼等結(jié)構(gòu)鋼等

30、) )時(shí)，由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，而且磁時(shí)，由于磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，而且磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)相反，會(huì)抵消部分渦流效應(yīng)而使傳感器效應(yīng)和渦流效應(yīng)相反，會(huì)抵消部分渦流效應(yīng)而使傳感器感應(yīng)靈敏度降低。感應(yīng)靈敏度降低。( (四四) )電渦流傳感器的安裝電渦流傳感器的安裝1.1.對被測體的要求對被測體的要求 安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍非導(dǎo)磁介質(zhì)空間。若被測體與傳感定范圍非導(dǎo)磁介質(zhì)空間。若被測體與傳感器間不允許有空間，可采用絕緣材料灌封。器間不允許有空間，可采用絕緣材料灌封。若測試過程中在某一部位需要同時(shí)安裝兩若測試過程中在某一部位需要同時(shí)安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳

31、感器，兩個(gè)傳感器中間個(gè)或兩個(gè)以上的傳感器，兩個(gè)傳感器中間應(yīng)保持一定的距離。應(yīng)保持一定的距離。 直徑為直徑為5mm5mm的探頭安裝的探頭安裝時(shí)，應(yīng)保證端部之間的時(shí)，應(yīng)保證端部之間的距離不少于距離不少于38.1mm38.1mm。另。另外，被測體表面應(yīng)為傳外，被測體表面應(yīng)為傳感器直徑的感器直徑的3 3倍以上；倍以上；表面不應(yīng)有錘擊、撞傷表面不應(yīng)有錘擊、撞傷以及小孔和縫隙等，不以及小孔和縫隙等，不允許表面鍍鉻。被測材允許表面鍍鉻。被測材料應(yīng)與探頭、前置器標(biāo)料應(yīng)與探頭、前置器標(biāo)定的材料一致，否則需定的材料一致，否則需重新校驗(yàn)重新校驗(yàn) 2.2.對傳感器支架的要求對傳感器支架的要求支架應(yīng)有足夠的剛度，以提高

32、其自振頻率，避免或減小支架應(yīng)有足夠的剛度，以提高其自振頻率，避免或減小被測體振動(dòng)時(shí)支架的受激自振。支架自激頻率至少應(yīng)為機(jī)被測體振動(dòng)時(shí)支架的受激自振。支架自激頻率至少應(yīng)為機(jī)器旋轉(zhuǎn)速度的器旋轉(zhuǎn)速度的1010倍。支架分為永久性、非永久性和臨時(shí)性倍。支架分為永久性、非永久性和臨時(shí)性三種。永久性固定支架用于油介質(zhì)密封的被測系統(tǒng)。非永三種。永久性固定支架用于油介質(zhì)密封的被測系統(tǒng)。非永久性固定支架用于一般位移振動(dòng)測量，為便于調(diào)整間隙，久性固定支架用于一般位移振動(dòng)測量，為便于調(diào)整間隙，常設(shè)計(jì)為可調(diào)式，一旦調(diào)試完畢，常用螺釘鎖緊。臨時(shí)性常設(shè)計(jì)為可調(diào)式，一旦調(diào)試完畢，常用螺釘鎖緊。臨時(shí)性固定一般用于實(shí)驗(yàn)室或簡單現(xiàn)

33、場測試。支架支承的傳感器固定一般用于實(shí)驗(yàn)室或簡單現(xiàn)場測試。支架支承的傳感器位置應(yīng)與被測體的表面相垂直。位置應(yīng)與被測體的表面相垂直。3.3.安裝步驟安裝步驟(l)(l)探頭插入安裝孔之前，應(yīng)保證孔內(nèi)無外物，探頭能探頭插入安裝孔之前，應(yīng)保證孔內(nèi)無外物，探頭能自由轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)與導(dǎo)線纏繞。自由轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)與導(dǎo)線纏繞。(2)(2)為避免擦傷探頭端部或監(jiān)視表面，可用非金屬測隙為避免擦傷探頭端部或監(jiān)視表面，可用非金屬測隙規(guī)整定探頭的間隙。規(guī)整定探頭的間隙。(3)(3)也可采用電氣方法整定探頭間隙。也可采用電氣方法整定探頭間隙。 當(dāng)探頭間隙調(diào)整合適時(shí)，旋緊防松螺母。探頭被固定后，當(dāng)探頭間隙調(diào)整合適時(shí)，旋緊防松螺母。探

34、頭被固定后，探頭的導(dǎo)線亦需牢固，以免由于油流、空氣流或各種異常的探頭的導(dǎo)線亦需牢固，以免由于油流、空氣流或各種異常的應(yīng)力引起的疲勞損壞。應(yīng)力引起的疲勞損壞。 延長電纜的長度應(yīng)與前置器所需的長度一致，任意地加延長電纜的長度應(yīng)與前置器所需的長度一致，任意地加長或縮短均將導(dǎo)致測量誤差。長或縮短均將導(dǎo)致測量誤差。 前置器應(yīng)置于鑄鋁的盒子內(nèi)，以免機(jī)械損壞及污染。不前置器應(yīng)置于鑄鋁的盒子內(nèi)，以免機(jī)械損壞及污染。不允許盒上附有多余的電纜。在不改變探頭到前置器的電纜長允許盒上附有多余的電纜。在不改變探頭到前置器的電纜長度的情況下，允許在同一個(gè)盒內(nèi)裝有多個(gè)前置器，以降低安度的情況下，允許在同一個(gè)盒內(nèi)裝有多個(gè)前置

35、器，以降低安裝成本，簡化從前置器到監(jiān)視器的電纜分布。裝成本，簡化從前置器到監(jiān)視器的電纜分布。 采用適當(dāng)?shù)母綦x和屏蔽接地，將信號所受的干擾降到最采用適當(dāng)?shù)母綦x和屏蔽接地，將信號所受的干擾降到最低限度。延長電纜的屏蔽層只連到前置器外殼。每一種現(xiàn)場低限度。延長電纜的屏蔽層只連到前置器外殼。每一種現(xiàn)場引接電纜的屏蔽層只允許一端接地。在同一框架內(nèi)接到監(jiān)視引接電纜的屏蔽層只允許一端接地。在同一框架內(nèi)接到監(jiān)視器的所有現(xiàn)場導(dǎo)線的屏蔽應(yīng)接在同一接地點(diǎn)，以免形成接地器的所有現(xiàn)場導(dǎo)線的屏蔽應(yīng)接在同一接地點(diǎn)，以免形成接地回路?；芈?。 ( (五五) )電渦流式傳感器的標(biāo)定電渦流式傳感器的標(biāo)定 1.1.靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定它

36、可以測量傳感器的電壓它可以測量傳感器的電壓- -位移曲線，位移曲線，并可確定傳感器的輸出靈敏度和線性范并可確定傳感器的輸出靈敏度和線性范圍。圍。將傳感器插入連接測微儀將傳感器插入連接測微儀1 1與支架與支架3 3中，并將測微儀置零位；將傳感器輕中，并將測微儀置零位；將傳感器輕抵在靜標(biāo)定模擬試件抵在靜標(biāo)定模擬試件2 2上并用支架固定好；上并用支架固定好；以每次以每次10m10m量程增加間隙，直至讀到量程增加間隙，直至讀到滿量程為止，記錄每次的輸出電壓；滿量程為止，記錄每次的輸出電壓；根據(jù)所測結(jié)果，繪出靜態(tài)特性曲線，并根據(jù)所測結(jié)果，繪出靜態(tài)特性曲線，并與出廠規(guī)定曲線進(jìn)行比較，在線性范圍、與出廠規(guī)定

37、曲線進(jìn)行比較，在線性范圍、靈敏度不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行電路調(diào)整；靈敏度不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行電路調(diào)整；若標(biāo)定不同的材料，應(yīng)更換模擬被測若標(biāo)定不同的材料，應(yīng)更換模擬被測體。體。2.2.動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定它是在靜態(tài)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，檢查顯示傳感器輸出信號的表頭指示是它是在靜態(tài)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，檢查顯示傳感器輸出信號的表頭指示是否正確。將千分表插入擺臂中，并調(diào)節(jié)指示值至中點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)否正確。將千分表插入擺臂中，并調(diào)節(jié)指示值至中點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)板，調(diào)整擺臂達(dá)到所要求的振動(dòng)值板，調(diào)整擺臂達(dá)到所要求的振動(dòng)值( (等于監(jiān)視儀表滿量程等于監(jiān)視儀表滿量程) )，然后鎖緊，然后鎖緊擺臂。把傳感器插入擺臂，使其間隙位于線性區(qū)中點(diǎn)。將

38、擺臂移擺臂。把傳感器插入擺臂，使其間隙位于線性區(qū)中點(diǎn)。將擺臂移動(dòng)到所要標(biāo)定的位置，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，若監(jiān)視儀表顯示的峰峰值與千分動(dòng)到所要標(biāo)定的位置，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，若監(jiān)視儀表顯示的峰峰值與千分表擺動(dòng)值相同，則認(rèn)為標(biāo)定正確；若不相同則應(yīng)以千分表指示值為準(zhǔn)，表擺動(dòng)值相同，則認(rèn)為標(biāo)定正確；若不相同則應(yīng)以千分表指示值為準(zhǔn)，調(diào)整監(jiān)視儀的刻度系數(shù)。調(diào)整監(jiān)視儀的刻度系數(shù)。二、磁電式速度傳感器二、磁電式速度傳感器 機(jī)組振動(dòng)測量常用的磁電式速度傳感器及壓電式加速度傳感器均機(jī)組振動(dòng)測量常用的磁電式速度傳感器及壓電式加速度傳感器均屬于發(fā)電型接觸式振動(dòng)傳感器，從力學(xué)角度而言，都是根據(jù)慣性原理屬于發(fā)電型接觸式振動(dòng)傳感器，從力學(xué)角

39、度而言，都是根據(jù)慣性原理工作的，故又稱為慣性傳感器。工作的，故又稱為慣性傳感器。 慣性式速度傳感器適用于測量軸承座、機(jī)殼及基礎(chǔ)的一般頻帶內(nèi)慣性式速度傳感器適用于測量軸承座、機(jī)殼及基礎(chǔ)的一般頻帶內(nèi)的振動(dòng)速度和振動(dòng)位移的振動(dòng)速度和振動(dòng)位移(經(jīng)積分后經(jīng)積分后)。其頻帶大約從。其頻帶大約從5500Hz(即即30030000r/min)。測量更低的頻率時(shí)，要求采用具有擺式結(jié)構(gòu)的速度。測量更低的頻率時(shí)，要求采用具有擺式結(jié)構(gòu)的速度傳感器。傳感器。1.磁電式速度傳感器的工作原理磁電式速度傳感器的工作原理磁電式速度傳感器按活動(dòng)部件不同可分為動(dòng)圈式和動(dòng)鋼磁電式速度傳感器按活動(dòng)部件不同可分為動(dòng)圈式和動(dòng)鋼式式，按力學(xué)

40、原理又可分為慣性式和直接式。它是利用電按力學(xué)原理又可分為慣性式和直接式。它是利用電磁感應(yīng)原理磁感應(yīng)原理，將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢予以將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢予以輸出輸出。 質(zhì)量塊質(zhì)量塊m m通過彈簧通過彈簧2 2和阻尼器和阻尼器3 3裝在傳感器的基礎(chǔ)上裝在傳感器的基礎(chǔ)上，振振動(dòng)時(shí)傳感器的基座隨外界被測體一起振動(dòng)動(dòng)時(shí)傳感器的基座隨外界被測體一起振動(dòng)，質(zhì)量塊質(zhì)量塊m m與基與基座之間將產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。座之間將產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。假設(shè)系統(tǒng)只有一個(gè)自由度假設(shè)系統(tǒng)只有一個(gè)自由度，并具有線性彈性和阻尼特并具有線性彈性和阻尼特性。設(shè)性。設(shè) 為振動(dòng)物體的絕對位移為振動(dòng)物體的絕對位移， 為質(zhì)量塊的絕對位

41、為質(zhì)量塊的絕對位移移，則質(zhì)量塊與振動(dòng)物體之間的相對位移為則質(zhì)量塊與振動(dòng)物體之間的相對位移為 ：0 xmxtx0 xxxmt maFmaxcxktt)( 為振動(dòng)物體的質(zhì)量、阻尼和彈性系數(shù)；為振動(dòng)物體的質(zhì)量、阻尼和彈性系數(shù)； 質(zhì)量塊質(zhì)量塊的絕對加速度。且的絕對加速度。且kcm與、a0 xxxatm )()(0022xxkxxdtdcdtxdmmmm以微分算子以微分算子 代入，得代入，得dtds 02)()(xkscxkscsmm它描述了振動(dòng)體的絕對位移它描述了振動(dòng)體的絕對位移 與質(zhì)量塊與質(zhì)量塊 的絕對位移的絕對位移 之間的關(guān)之間的關(guān)系，求其傳遞函數(shù)，有系，求其傳遞函數(shù)，有0 xmmxkscsmks

42、csxsxsGm20)()()(200220012)(sssxxxsGmmkc 2/mk /0js 式中式中 為阻尼比，為阻尼比， 為振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。為振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。當(dāng)振動(dòng)物體當(dāng)振動(dòng)物體作簡諧振動(dòng)時(shí)，即輸入信號為正弦波時(shí)，以作簡諧振動(dòng)時(shí)，即輸入信號為正弦波時(shí)，以 代入即可得頻率響應(yīng)函數(shù)為代入即可得頻率響應(yīng)函數(shù)為BjjxxxjGm202020001)(2)(1)()()(200220012)(sssxxxsGm其中，其中， 為幅值（振幅比）。為幅值（振幅比）。B2022020000)(2)(1 )(xxxxxBmt200)(1)(2arctg0222221B212arctg令頻率比，令

43、頻率比， 得得可見，振幅比可見，振幅比 和相角和相角 均是頻率比和阻尼比的函數(shù)。均是頻率比和阻尼比的函數(shù)。當(dāng)振動(dòng)物體的頻率當(dāng)振動(dòng)物體的頻率 等于等于傳感器的固有頻率傳感器的固有頻率 時(shí)，系統(tǒng)出時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)共振，這時(shí)有現(xiàn)共振，這時(shí)有B021B即系統(tǒng)出現(xiàn)共振時(shí)，相位超前即系統(tǒng)出現(xiàn)共振時(shí)，相位超前9090，振幅比，振幅比 只與阻尼只與阻尼比比 有關(guān)，阻尼越小，振幅比越大。有關(guān)，阻尼越小，振幅比越大。B 當(dāng)振動(dòng)物體的頻率比傳感器的固有頻率高得多時(shí)當(dāng)振動(dòng)物體的頻率比傳感器的固有頻率高得多時(shí)， 質(zhì)量質(zhì)量m m（常稱地震質(zhì)量常稱地震質(zhì)量）與振動(dòng)物體之間的相對位與振動(dòng)物體之間的相對位移移 接近于振動(dòng)物體的絕對

44、位移接近于振動(dòng)物體的絕對位移 ，即。即。 tx0 x10 xxt9010 系統(tǒng)處于這種情況下系統(tǒng)處于這種情況下，傳感器的質(zhì)量塊可以傳感器的質(zhì)量塊可以看作是靜止的看作是靜止的，即相當(dāng)于一個(gè)靜止的基準(zhǔn)即相當(dāng)于一個(gè)靜止的基準(zhǔn)，慣性慣性式傳感器正基于此原理來測量振動(dòng)。式傳感器正基于此原理來測量振動(dòng)。 從上述討論中得知從上述討論中得知，慣性傳感器作為位移計(jì)慣性傳感器作為位移計(jì)使用的條件是系統(tǒng)頻率使用的條件是系統(tǒng)頻率 必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其固有頻必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其固有頻率率 ，否則將產(chǎn)生誤差否則將產(chǎn)生誤差- -線性失真。實(shí)際制作時(shí)線性失真。實(shí)際制作時(shí)為了擴(kuò)大儀器的使用頻率范圍為了擴(kuò)大儀器的使用頻率范圍，常將其質(zhì)量元件

45、常將其質(zhì)量元件做得相對大一些做得相對大一些，以降低其固有頻率以降低其固有頻率 。00傳感的磁鋼與殼體固定在一起。芯軸穿過磁鋼的中心孔傳感的磁鋼與殼體固定在一起。芯軸穿過磁鋼的中心孔，并由左右兩片柔軟的圓形彈簧片支承在殼體上。芯軸的并由左右兩片柔軟的圓形彈簧片支承在殼體上。芯軸的一端固定著一個(gè)線圈一端固定著一個(gè)線圈；另一端固定一個(gè)圓筒形銅杯另一端固定一個(gè)圓筒形銅杯（阻阻尼杯尼杯）。這種結(jié)構(gòu)形成的傳感器。這種結(jié)構(gòu)形成的傳感器，其慣性元件其慣性元件（質(zhì)量質(zhì)量m m）是線圈組件、阻尼杯和芯軸。當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳感是線圈組件、阻尼杯和芯軸。當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳感器的固有頻率時(shí)器的固有頻率時(shí)，線圈接近靜

46、止不動(dòng)線圈接近靜止不動(dòng)，而磁鋼則隨振動(dòng)而磁鋼則隨振動(dòng)體一起振動(dòng)。因此體一起振動(dòng)。因此，線圈與磁鋼之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)線圈與磁鋼之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，其其相對運(yùn)動(dòng)的速度等于振動(dòng)物體的振動(dòng)速度。相對運(yùn)動(dòng)的速度等于振動(dòng)物體的振動(dòng)速度。 線圈以相對線圈以相對速度切割磁力線速度切割磁力線，傳感器就有正比于振動(dòng)速度的電動(dòng)勢傳感器就有正比于振動(dòng)速度的電動(dòng)勢輸出輸出，所以這類傳感器也稱為速度式傳感器。線圈的感所以這類傳感器也稱為速度式傳感器。線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)電動(dòng)勢 為為edtdxLBe 磁場氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；線圈導(dǎo)線總長度線圈導(dǎo)線總長度，m；線圈和磁鐵間的相對直線運(yùn)動(dòng)的速度線圈和磁鐵間的

47、相對直線運(yùn)動(dòng)的速度，m/s。阻尼杯常用紫銅或鋁制成阻尼杯常用紫銅或鋁制成，既作為線圈的支架既作為線圈的支架，又利用它在磁場又利用它在磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流，起阻尼器的作用。阻尼杯的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可提供起阻尼器的作用。阻尼杯的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可提供 =0.7的阻尼效果的阻尼效果，以便擴(kuò)展頻率使用范圍。但是以便擴(kuò)展頻率使用范圍。但是，渦流將使傳感器渦流將使傳感器在高頻時(shí)靈敏度下降在高頻時(shí)靈敏度下降，故應(yīng)采取補(bǔ)償措施。故應(yīng)采取補(bǔ)償措施。由于傳感器線圈的感應(yīng)電勢由于傳感器線圈的感應(yīng)電勢 與振動(dòng)速度成正比，所以又稱它與振動(dòng)速度成正比，所以又稱它為為速度傳感器速度傳感器。因?yàn)槠湔駝?dòng)的相對速度是相對于空

48、間某一靜止物體。因?yàn)槠湔駝?dòng)的相對速度是相對于空間某一靜止物體而言，故又稱它為絕對式速度振動(dòng)傳感器，或又稱為地震式速度傳而言，故又稱它為絕對式速度振動(dòng)傳感器，或又稱為地震式速度傳感器。感器。 因?yàn)殡姶攀秸駝?dòng)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)勢因?yàn)殡姶攀秸駝?dòng)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)勢 與振動(dòng)速度成正比與振動(dòng)速度成正比，所所以傳感器可以作為振動(dòng)速度計(jì)使用。若對此電動(dòng)勢以傳感器可以作為振動(dòng)速度計(jì)使用。若對此電動(dòng)勢 進(jìn)行積分進(jìn)行積分，則則可用它測量位移可用它測量位移；若對其進(jìn)行微分若對其進(jìn)行微分，則可測量加速度。則可測量加速度。BLdtdxee 相對式速度振動(dòng)傳感器和絕對式速度振動(dòng)相對式速度振動(dòng)傳感器和絕對式速度振動(dòng)傳感器的工作

49、原理基本相同，不同的是工作線傳感器的工作原理基本相同，不同的是工作線圈采用較硬的彈簧片和殼體固定。與工作線圈圈采用較硬的彈簧片和殼體固定。與工作線圈直接相連的拾振桿伸出傳感器外殼，測量振動(dòng)直接相連的拾振桿伸出傳感器外殼，測量振動(dòng)時(shí)，將拾振桿直接壓到振動(dòng)物體上，傳感器外時(shí)，將拾振桿直接壓到振動(dòng)物體上，傳感器外殼固定到支架上。測量的振動(dòng)是表示支架相對殼固定到支架上。測量的振動(dòng)是表示支架相對于物體的振動(dòng)，所以稱它為相對式速度振動(dòng)傳于物體的振動(dòng)，所以稱它為相對式速度振動(dòng)傳感器。感器。雙向拾振器結(jié)構(gòu)圖雙向拾振器結(jié)構(gòu)圖1-1-外外殼殼；2 2、11-11-導(dǎo)磁體導(dǎo)磁體；3 3、12-12-磁鋼磁鋼；4-4

50、-線線圈圈；5-5-阻尼線圈架阻尼線圈架；6-6-靈敏度調(diào)節(jié)電阻靈敏度調(diào)節(jié)電阻；7 7、16-16-彈簧片彈簧片；8-8-上蓋上蓋；9-9-接地螺釘接地螺釘；10-10-引線引線端子端子；13-13-側(cè)蓋側(cè)蓋；14-14-側(cè)蓋螺釘側(cè)蓋螺釘；15-15-安裝固定安裝固定腳腳；17-17-活動(dòng)系統(tǒng)心桿活動(dòng)系統(tǒng)心桿；18-18-配重體配重體；19-19-下蓋下蓋雙向拾振器在水平雙向拾振器在水平方向和鉛直方向各方向和鉛直方向各有一個(gè)測振結(jié)構(gòu)有一個(gè)測振結(jié)構(gòu) 壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器 利用某些晶體材料利用某些晶體材料( (如石英、陶瓷和酒石酸鉀鈉等如石英、陶瓷和酒石酸鉀鈉等) )的壓電的壓電特

51、性，當(dāng)有外力作用在這些材料上時(shí)便產(chǎn)生電荷而制成加速度特性，當(dāng)有外力作用在這些材料上時(shí)便產(chǎn)生電荷而制成加速度傳感器。這種傳感器比較適合于輕型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承座及傳感器。這種傳感器比較適合于輕型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承座及殼體振動(dòng)的加速度測量。此外，對于監(jiān)測滾動(dòng)軸承及氣流脈沖殼體振動(dòng)的加速度測量。此外，對于監(jiān)測滾動(dòng)軸承及氣流脈沖等引起的高頻機(jī)械噪聲，也推薦使用加速度傳感器測量。等引起的高頻機(jī)械噪聲，也推薦使用加速度傳感器測量。一般說來，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率越高，其相應(yīng)的振動(dòng)位移一般說來，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，振動(dòng)頻率越高，其相應(yīng)的振動(dòng)位移的幅值也越小，而其振動(dòng)加速度幅值仍有一定的量級，此時(shí)用的幅值也越小，而

52、其振動(dòng)加速度幅值仍有一定的量級，此時(shí)用速度傳感器或渦流位移傳感器，顯得靈敏度不夠，但加速度傳速度傳感器或渦流位移傳感器，顯得靈敏度不夠，但加速度傳感器就比較能適應(yīng)在這種情況下的測量。由于加速度作用，使感器就比較能適應(yīng)在這種情況下的測量。由于加速度作用，使得壓電晶體受到壓力或張力，產(chǎn)生與加速度成正比的電荷，經(jīng)得壓電晶體受到壓力或張力，產(chǎn)生與加速度成正比的電荷，經(jīng)積分放大器將電荷轉(zhuǎn)換成電壓。目前在現(xiàn)場振動(dòng)測量中一般均積分放大器將電荷轉(zhuǎn)換成電壓。目前在現(xiàn)場振動(dòng)測量中一般均采用人工燒結(jié)合成的多晶體壓電材料，又稱為壓電陶瓷。這類采用人工燒結(jié)合成的多晶體壓電材料，又稱為壓電陶瓷。這類材料必須在一定的溫度下

53、進(jìn)行高壓極化處理后才具有壓電效應(yīng)，材料必須在一定的溫度下進(jìn)行高壓極化處理后才具有壓電效應(yīng)，其性能可以通過制造時(shí)改變其組成成分或極化條件來控制，以其性能可以通過制造時(shí)改變其組成成分或極化條件來控制，以獲得很大的壓電模數(shù)和介電常數(shù)，較高的機(jī)械性能和安全溫度。獲得很大的壓電模數(shù)和介電常數(shù)，較高的機(jī)械性能和安全溫度。 晶體壓電效應(yīng)的強(qiáng)弱采用壓電系數(shù)晶體壓電效應(yīng)的強(qiáng)弱采用壓電系數(shù)d d來衡量，它表示來衡量，它表示壓電晶體承受機(jī)械力作用時(shí)所產(chǎn)生的電量壓電晶體承受機(jī)械力作用時(shí)所產(chǎn)生的電量Q Q與所加機(jī)械力與所加機(jī)械力F F的比值，的比值，F(xiàn)Qd AfAa2224振動(dòng)傳感器的選擇振動(dòng)傳感器的選擇 目前較先進(jìn)的

54、振動(dòng)測量系統(tǒng)分別配有電目前較先進(jìn)的振動(dòng)測量系統(tǒng)分別配有電渦流式傳感器、磁電式速度傳感器和壓電式渦流式傳感器、磁電式速度傳感器和壓電式加速度傳感器。加速度傳感器。 合理地選擇傳感器主要考慮兩個(gè)方面：合理地選擇傳感器主要考慮兩個(gè)方面：一是一是傳感器性能傳感器性能，二是，二是被測對象的條件和要被測對象的條件和要求求，只有兩者很好地結(jié)合，才能獲得最佳效，只有兩者很好地結(jié)合，才能獲得最佳效果。果。3.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)參數(shù)的測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)參數(shù)的測量 為了保證機(jī)組安全啟停和正常運(yùn)行，對旋轉(zhuǎn)為了保證機(jī)組安全啟停和正常運(yùn)行，對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)參數(shù)必須嚴(yán)格監(jiān)視，如對軸向位移，機(jī)械的狀態(tài)參數(shù)必須嚴(yán)格監(jiān)視，如對軸向位

55、移，相對膨脹差、缸體絕對膨脹、振動(dòng)、偏心和轉(zhuǎn)速相對膨脹差、缸體絕對膨脹、振動(dòng)、偏心和轉(zhuǎn)速等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)視。當(dāng)被監(jiān)測的主要參等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)視。當(dāng)被監(jiān)測的主要參數(shù)超過規(guī)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，在超過極限值時(shí)數(shù)超過規(guī)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，在超過極限值時(shí)觸發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，迫使停機(jī)，以避免機(jī)毀人亡觸發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，迫使停機(jī)，以避免機(jī)毀人亡的重大事故發(fā)生。的重大事故發(fā)生。如圖如圖3-16所示為某所示為某600MW汽輪機(jī)組狀態(tài)參數(shù)測點(diǎn)布置圖。汽輪機(jī)組狀態(tài)參數(shù)測點(diǎn)布置圖。該機(jī)組需要監(jiān)測的狀態(tài)參數(shù)多達(dá)該機(jī)組需要監(jiān)測的狀態(tài)參數(shù)多達(dá)38個(gè)測點(diǎn)，大部分采用個(gè)測點(diǎn)，大部分采用電渦流原理進(jìn)行測量電渦流原理進(jìn)行測

56、量.包括軸向位移包括軸向位移4個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(2730)，差脹，差脹2個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(24、35)，缸脹，缸脹2個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(19、20)，偏心，偏心1個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(22)，鍵相鍵相1個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(21)，零轉(zhuǎn)速，零轉(zhuǎn)速1個(gè)測點(diǎn)個(gè)測點(diǎn)(23)，振動(dòng)，振動(dòng)27個(gè)測點(diǎn)。其中軸振動(dòng)用個(gè)測點(diǎn)。其中軸振動(dòng)用18個(gè)電渦流式傳感器測個(gè)電渦流式傳感器測9道道軸承的軸承的X方向和方向和Y方向的軸振，用方向的軸振，用9個(gè)磁電式速度傳感器測量個(gè)磁電式速度傳感器測量9道軸承道軸承(瓦瓦)的振動(dòng)。的振動(dòng)。一、軸向位移測量一、軸向位移測量（一）產(chǎn)生軸向推力的原因（一）產(chǎn)生軸向推力的原因(1)(1)蒸汽進(jìn)出各動(dòng)葉片時(shí)的速度沿軸

57、向分速度所產(chǎn)生的軸向蒸汽進(jìn)出各動(dòng)葉片時(shí)的速度沿軸向分速度所產(chǎn)生的軸向推力。推力。(2)(2)轉(zhuǎn)子上各葉輪、動(dòng)葉片及轉(zhuǎn)鼓階梯上前后的壓力差所產(chǎn)轉(zhuǎn)子上各葉輪、動(dòng)葉片及轉(zhuǎn)鼓階梯上前后的壓力差所產(chǎn)生的軸向推力。生的軸向推力。(3)(3)由于轉(zhuǎn)子的撓度不同而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子重力沿軸向的分力。由于轉(zhuǎn)子的撓度不同而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子重力沿軸向的分力。1.引起轉(zhuǎn)子軸向推力增大的原因引起轉(zhuǎn)子軸向推力增大的原因(1)(1)軸向推力隨機(jī)組流量的增加而增大。這是因?yàn)楫?dāng)流量增軸向推力隨機(jī)組流量的增加而增大。這是因?yàn)楫?dāng)流量增加時(shí)，壓力級前后壓差增大，汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸汽加時(shí)，壓力級前后壓差增大，汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸汽流量增加，軸

58、向推力就增大。流量增加，軸向推力就增大。(2)(2)汽輪機(jī)發(fā)生水擊時(shí)，即含有大量水分的蒸汽進(jìn)入汽輪汽輪機(jī)發(fā)生水擊時(shí)，即含有大量水分的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，造成汽輪機(jī)葉片的汽蝕，損壞動(dòng)葉和靜葉，這是不允機(jī)，造成汽輪機(jī)葉片的汽蝕，損壞動(dòng)葉和靜葉，這是不允許發(fā)生的工況。水珠沖擊葉片時(shí)，使軸向推力增大。由于許發(fā)生的工況。水珠沖擊葉片時(shí)，使軸向推力增大。由于水珠在汽輪機(jī)內(nèi)流動(dòng)速度較慢，堵塞蒸汽通路，在葉輪前水珠在汽輪機(jī)內(nèi)流動(dòng)速度較慢，堵塞蒸汽通路，在葉輪前后造成很大的壓力差，使軸向推力增大。后造成很大的壓力差，使軸向推力增大。(3)(3)蒸汽品質(zhì)不良，含有較多鹽分時(shí)，會(huì)在動(dòng)葉片結(jié)垢，蒸汽品質(zhì)不良，含有較多鹽分

59、時(shí)，會(huì)在動(dòng)葉片結(jié)垢，結(jié)垢使蒸汽流通面積縮小，使葉片和葉輪前后壓差增大，結(jié)垢使蒸汽流通面積縮小，使葉片和葉輪前后壓差增大，使軸向推力變大。使軸向推力變大。(4)(4)真空下降，使理想焓降下降，動(dòng)葉中焓降所占比重增真空下降，使理想焓降下降，動(dòng)葉中焓降所占比重增加，使軸向推力增大。加，使軸向推力增大。(5)(5)新蒸汽溫度急劇下降，轉(zhuǎn)子溫度也跟著降低，由于轉(zhuǎn)新蒸汽溫度急劇下降，轉(zhuǎn)子溫度也跟著降低，由于轉(zhuǎn)子的收縮量大于汽缸的收縮量，使推力軸承的負(fù)荷增加。子的收縮量大于汽缸的收縮量，使推力軸承的負(fù)荷增加。 沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向推力全部由推力軸承來承擔(dān)，沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向推力全部由推力軸承來承擔(dān)，反動(dòng)式汽輪

60、機(jī)的軸向推力的大部分或全部由平衡盤來抵反動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向推力的大部分或全部由平衡盤來抵消，其余的軸向推力由推力軸承來承擔(dān)。推力軸承承擔(dān)消，其余的軸向推力由推力軸承來承擔(dān)。推力軸承承擔(dān)了轉(zhuǎn)子的軸向推力，并保持轉(zhuǎn)子和汽缸的相對軸向位置，了轉(zhuǎn)子的軸向推力，并保持轉(zhuǎn)子和汽缸的相對軸向位置，保證了機(jī)組的穩(wěn)定工作。保證了機(jī)組的穩(wěn)定工作。 汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)子上的軸向推力指向汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)子上的軸向推力指向發(fā)電機(jī)側(cè)，推力盤靠向推力軸承的工作推力瓦塊。在某發(fā)電機(jī)側(cè)，推力盤靠向推力軸承的工作推力瓦塊。在某些特殊情況下，軸向推力會(huì)指向汽輪機(jī)側(cè)，這時(shí)推力盤些特殊情況下，軸向推力會(huì)指向汽輪機(jī)側(cè)，這